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진화하는 리튬 이온 배터리 제조 분야에서 내부 조립 방식은 특히 맞춤형 기기용 파우치 셀 배터리의 경우 매우 중요한 차별화 요소가 되었습니다. 맞춤형 모양의 배터리 제조업체로서 우리는 내부 조립 방식과 스태킹 프로세스 그리고 전통적인 와인딩 프로세스 성능, 안정성 및 제조 가능성에서 상당한 차이를 초래할 수 있습니다.
이 문서에서는 다음과 같은 내용을 자세히 살펴봅니다. 파우치 셀 배터리에서 스태킹이 와인딩을 능가하는 이유 에너지 밀도, 내부 구조 안정성, 열 관리, 안전성, 그리고 이러한 장점이 어떻게 맞춤형 배터리 성공으로 이어지는지에 대해 설명합니다.
파우치 배터리란 무엇인가요?
A 파우치 셀 배터리 은 딱딱한 금속 캔 대신 유연한 적층 알루미늄 폴리머 필름을 사용하는 리튬 이온 셀 포맷입니다. 높은 패키징 효율(90-95 %)과 유연한 폼 팩터를 제공합니다. 파우치 셀은 가볍고 유연한 형태와 높은 성능 덕분에 로봇, 드론, 맞춤형 웨어러블, e-모빌리티 플랫폼에서 점점 더 많이 사용되고 있습니다.
스태킹 프로세스란 무엇인가요?
그리고 스태킹 프로세스 - 라고도 합니다. 라미네이션 또는 Z-스태킹 - 는 셀 조립 방법 리튬 이온 배터리 제조에 사용되며, 특히 다음과 같은 용도로 사용됩니다. 파우치 셀 그리고 프리즘 셀.
전극 시트를 나선형으로 감는 대신 (와인딩 공정에서와 같이) 쌓아 올리십시오. 컷 및 레이어 전극과 분리기를 평평한 다층 구조.
와인딩 프로세스란 무엇인가요?
그리고 와인딩 프로세스 는 리튬 이온 배터리 셀을 조립하는 가장 전통적이고 널리 사용되는 방법 중 하나입니다. 이 과정에서 전극 시트 - 의 긴 스트립 양극, 구분 기호및 음극 - 는 단단한 나선형 또는 롤 모양으로 함께 감습니다., 흔히 “젤리 롤” 구조를 사용합니다. 이 기술은 일반적으로 다음과 같은 경우에 사용됩니다. 원통형 셀 (예: 18650 또는 21700)에도 적용되지만 일부 프리즘 그리고 파우치 셀 대량, 저비용 생산이 필요한 경우.
스태킹 프로세스와 와인딩 프로세스의 특징
| 기능 | 스태킹 프로세스 | 와인딩 프로세스 |
|---|---|---|
| 구조 유형 | 전극과 분리막의 평평한 적층형 스택 | 연속 전극 및 분리기의 나선형 롤 |
| 모양 호환성 | 우수 - 평면, 얇은, 곡선 또는 사용자 지정 모양 지원 | 제한적 - 주로 원통형 또는 직사각형 셀에 적합합니다. |
| 에너지 밀도 | 더 높음(빈 모서리 없음, 더 나은 재료 사용) | 구부러진 모서리와 구불구불한 틈새로 인해 약간 낮습니다. |
| 전극 정렬 | 정밀하게 정렬된 레이어, 균일한 두께 | 불균일한 내부/외부 응력 및 코팅 변형 위험 |
| 열 관리 | 우수 - 평평한 층에 열이 고르게 퍼짐 | 보통 - 안쪽 층이 더 많은 열을 가둘 수 있습니다. |
| 전기 저항 | 하단 - 여러 개의 병렬 탭과 짧은 전류 경로 | 더 높은 - 나선형 형태의 더 긴 전류 경로 |
| 사이클링 중 기계적 스트레스 | 균일한 확장 및 축소, 더 긴 사이클 수명 | 고르지 않은 응력 분포, 변형 가능성 |
| 안전 및 신뢰성 | 높음 - 버, 변형 또는 합선 위험 감소 | 보통 - 굽힘 지점이 분리기 코팅을 손상시킬 수 있습니다. |
| 제조 복잡성 | 더 높음 - 정밀한 절단 및 적재 기계 필요 | 대량 생산을 위한 더 간단하고 빠른 프로세스 구축 |
| 생산 속도 및 비용 | 느리고 비용이 많이 들지만 고성능 셀에 이상적입니다. | 더 빠르고 저렴하며 대량 생산에 이상적 |
| 사용자 지정 유연성 | 우수 - 불규칙하거나 얇은 파우치 디자인에 이상적 | 제한적 - 롤 지오메트리에 의해 제약됨 |
| 애플리케이션 | 하이엔드 파우치 또는 프리즘 셀(드론, 로봇 공학, 웨어러블) | 원통형 전지(18650, 21700), 전기차, 전기 자전거, 전동 공구 |
파우치 배터리에서 스태킹이 와인딩을 이기는 이유는?
더 높은 에너지 밀도 및 공간 활용도 향상
스택형 코어의 평평한 구조 덕분에 파우치 형식의 내부 공간을 보다 효율적으로 사용할 수 있습니다. 롤을 감으면 모서리가 구부러지고 사용하지 않는 부피가 남기 때문에 부피 용량이 줄어듭니다.
향상된 내부 구조 안정성
상처 셀에서 롤의 내부 층과 외부 층은 충전-방전 주기 동안 서로 다른 팽창과 수축을 겪습니다. 이러한 불균일한 응력은 변형, 인터페이스 저하 및 수명 감소로 이어질 수 있습니다. 반면 적층형 셀은 층 형상이 더 균일하여 두께 제어가 더 잘되고 부풀어 오름이 적으며 사이클 수명이 향상됩니다.
뛰어난 열 및 전기 성능
스택형 셀은 여러 탭(연결)을 병렬로 연결할 수 있어 내부 저항과 열 발생을 줄여줍니다. 또한 평면 스택 형식의 경우 열 관리가 더 쉽고 열이 더 고르게 분산되며 곡선 형상의 와인드 코어에 비해 핫스팟의 위험이 줄어듭니다.
안전상의 이점 및 장기적인 신뢰성
적층형 셀에 굴곡이 심하지 않고 모서리를 감싸고 있어 코팅 변형, 분리막 손상, 버 형성 및 그에 따른 내부 단락의 위험이 줄어듭니다. 로봇 공학, 드론, 산업용 등 수명 주기가 길고 엄격한 안전 요건이 필요한 애플리케이션의 경우 이러한 구조적 이점이 중요합니다.
제조 시 고려 사항 및 트레이드 오프
스태킹은 많은 성능상의 이점을 제공하지만, 프로세스에는 고유한 과제가 있습니다.
제조 복잡성 및 수율
스태킹에는 정밀한 절단, 정렬, 다층 스태킹이 필요하며 단순 와인딩보다 탭 용접이 더 많은 경우가 많습니다. 이로 인해 공정이 복잡해지고 비용이 증가하며 수율이 떨어질 수 있습니다. 이에 비해 와인딩은 표준 포맷의 경우 성숙하고 효율적이며 비용이 저렴합니다.
생산 효율성 및 비용
스태킹 머신은 더 복잡하고 느리기 때문에 단위 처리량은 더 낮고 장비 비용은 더 높을 수 있습니다. 따라서 성능이나 폼 팩터 요구 사항이 스태킹을 정당화할 때 스태킹이 선호되는 경우가 많습니다.
맞춤형 또는 고유 폼 팩터에 대한 적합성
스태킹은 전극 모양과 셀 형상에 훨씬 더 큰 유연성을 제공하므로 로봇, 드론 또는 항공우주 부품에 필요한 얇고 곡선형 또는 불규칙한 모양의 맞춤형 파우치 셀 배터리 설계에 이상적입니다. 와인딩은 롤 지오메트리로 인해 더 많은 제약을 받습니다.
랜대즐이 맞춤형 파우치 셀 솔루션을 위해 스태킹을 선택한 이유
LanDazzle 전문 분야 맞춤형 파우치 셀 배터리 제조(곡선형 파우치, 고에너지 밀도 및 저온 변형 포함)를 위한 의료 기기 및 웨어러블 애플리케이션에 사용됩니다. 스태킹 기술을 채택하기로 한 결정은 성능, 유연성 및 품질에 대한 당사의 노력과 일치합니다.
- 더 높은 체적 에너지 밀도: 스태킹을 사용하여 맞춤형 파우치에서 활성 재료 적재를 극대화하여 컴팩트한 부피로 더 긴 실행 시간을 가능하게 합니다.
- 설계 유연성: 웨어러블용 얇은 곡선형 배터리나 농업용 드론의 소형 모듈 등 맞춤형 모양과 크기를 지원하는 스태킹 프로세스입니다.
- 향상된 안정성: 평평한 스택형 코어는 스트레스 지점이 적고 내부 변형 가능성이 적다는 것을 의미하며, 이는 높은 사이클과 높은 신뢰성의 장치에 매우 중요합니다.
- 맞춤형 제조: 스태킹에는 보다 정교한 장비와 공정 제어가 필요하지만, 당사의 시설은 이러한 요구 사항을 완벽하게 갖추고 있어 맞춤형 솔루션의 선두주자로 자리매김하고 있습니다.
결론
요약하면, 폼 팩터, 런타임, 안정성 또는 열/구조적 성능이 중요한 맞춤형 고성능 애플리케이션을 위한 파우치 셀 배터리를 설계할 때 스택 공정은 기존 와인딩 방식을 능가합니다. 더 높은 에너지 밀도, 더 나은 내부 일관성, 뛰어난 열 및 전기 성능, 더 큰 형태 유연성을 갖춘 스택형 파우치 셀은 강력한 이점을 제공합니다.
랜대즐의 맞춤형 스태킹 기반 파우치 셀 배터리 솔루션은 엔지니어와 제품 설계자가 까다로운 사양을 현실로 구현할 수 있도록 지원합니다. 스태킹 기술을 기반으로 한 맞춤형 파우치 셀 솔루션을 제공하는 신뢰할 수 있는 리튬 이온 배터리 파트너를 찾고 있다면 지금 바로 연락하여 귀사의 디바이스 성능을 향상시킬 수 있는 방법을 알아보세요.
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